蘋果版“刀片電池”要出鞘?馬斯克卻質疑:“電化學意義上不可能”
蘋果造車正在資本市場掀起巨浪,而馬斯克的加入,正在使得這場討論更具爭議與戲劇性。在媒體發布蘋果造車消息後,蘋果方面尚未對作出回應,特斯拉當家人馬斯克就已在推特上作出了評價,除了“抱怨”曾謀求蘋果收購特斯拉被拒一事之外,馬斯克特別對報導中提到的蘋果將研發革命性動力電池提出了質疑。
Monocell=單電芯?馬斯克:“電化學意義上不太可能”
根據報導,蘋果公司計劃採用一種獨特的“Monocell”設計,無需袋裝或模塊化,使電池中的單個電池體積增大,釋放電池組內部的空間。這種設計意味著電池可以裝入更多的活性材料,從而提升汽車的續航里程。
電池材料方面,蘋果公司正在研究磷酸鐵鋰(LFP)電池的使用,這種電池成本低,而且非常安全。特斯拉上海工廠生產的Model 3 標準續航升級版所使用的正是由動力電池龍頭寧德時代生產的、採用CTP(Cell to Pack)設計的LFP電池。
需要指出的是,“Monocell”在生物學中有“單細胞”的含義,而“cell”一詞在電池行業術語中一般指代“電芯”,因而“Monocell”在某種程度上可理解為“單電芯”,或許意味著蘋果動力電池將採取“單電芯”配置。
而馬斯克的質疑,也正是針對這一點。他在推特上表示:“如果這是真的,那很奇怪——特斯拉上海工廠生產的中檔汽車已經在使用磷酸鐵鋰(電池)——從電化學意義上來說,單電芯電池是不可能實現的,因為單個電芯的電壓最強只能到100X伏,(對於動力電池來說)太低了。”
據其猜測,報導所說的“單電芯”電池或許與特斯拉所用的結構化電池包類似,是將多個電芯串聯在一起。
本質類似於CTP 蘋果版“刀片電池”要出鞘?
蘋果是否採用革命性的“單電芯”設計,目前仍在多方猜測當中。但從報導描述中可看出,“Monocell”的本質仍在於去模組化,而這與當前寧德時代向特斯拉供應的LFP電池、以及比亞迪大熱的刀片電池所採用的CTP技術極為相似。
根據定義,CTP(Cell to Pack)技術是指將電芯—>模組—>整包這個製造過程簡化為電芯—>整包,本質是通過去除或簡化模組環節,通過結構設計與優化,來最大化利用電芯單體的性能,以實現不改變電化學體系下的成組性能指標的突破。
全球動力電池龍頭寧德時代於2019年9月率先推出該技術,由於省去了電池模組組裝環節,較傳統電池包,電池包體積利用率提高了15%-20%,電池包零部件數量減少40%,生產效率提升了50%,電池包能量密度提升了10%-15%,將大幅降低動力電池的製造成本。
2020年年初,比亞迪推出採用CTP結構的“刀片電池”,在簡化模組環節的同時,採用增大電芯長度的方形鋁殼磷酸鐵鋰電池。在此基礎上,將提高體積能量密度50%、散熱效果良好、減少電池包製造成本約30%,具有高安全、長壽命等特點,整車壽命可達百萬公里以上。
天風證券楊誠笑團隊5月22日報告指出,CTP電池有眾多的優勢,其中最重要的一點:可以裝入大尺寸疊片的“刀片”電池。在空間能量密度大幅提升質量能量密度提升的同時,可以發揮疊片性能好的優勢,可能成為現階段最適合動力電池的形態。
在此基礎上,大尺寸疊片彌補了疊片最大的缺陷:生產效率不如捲繞的問題。更為重要的是,普遍被認為鋰離子電池未來的固態電池,只能採用疊片的方式進行生產。
中金公司曾韜團隊3月30日報告曾指出,CTP技術是動力電池行業發展的重要方向。據其測算,在CTP技術下,LFP電池可在質量能量密度與體積能量密度上接近現有NCM523電池包水平。而三元電池可基於CTP,進一步提升性能。
另據太平洋證券開文明團隊3月9日報告建立的模型測算,使用213L和310L電池包,由於電芯材料不同,單車帶電量可提升14-21%,續航里程增加60-130km。同時,電池包的度電成本能夠下降16-19%,到0.57-0.69 元/Wh。
短期來看,CTP+LFP/NCM523電池包對應的續航里程有望達到常規NCM811電池包的水平,主要覆蓋500km以下續航里程。在不考慮補貼的影響,LFP的降本幅度比NCM523高1000-2000元,更具經濟性。
長期來看,CTP+高鎳三元比常規高鎳三元電池包對應的續航里程多80-130km,有望將電動車續航里程推到新高點。在電動車續航里程不斷向傳統燃油車看齊的趨勢下,高鎳三元應用前景依然廣闊。